В поисках тепла: как советский ученый предсказал глобальное изменение климата
Трамп считает, что глобальное потепление придумали в Китае, чтобы сломить американскую экономику. Российские конспирологи подозревают заговор капиталистических стран и/или стран-покупателей ископаемого топлива, которые хотят подорвать спрос на российские уголь, нефть и газ — или что-нибудь еще. Не прав никто: на самом деле в 1971 году о неизбежности глобального потепления первым публично заявил советский ученый
Молодой советский кандидат наук Михаил Будыко, выпускник Ленинградского политехнического, не планировал, что задержится в теме климата Земли дольше чем на один-два года. В Главную геофизическую обсерваторию имени Воейкова (ГГО) после окончания вуза в 1942 году он попал по распределению, так как не мог выбраться из блокадного города.
В 1991 году уже академик Будыко прогнозировал, что средняя температура воздуха <в начале XXI века повысится примерно на один градус по сравнению с температурой в доиндустриальном периоде> — ровно об этом британские метеорологи заявили в конце прошлого года.
<Будыко — один из великих климатологов, его работы произвели революцию в том, как ученые думали о климате в целом и в частности о роли альбедо ледового покрова. Его исследование <Тепловой баланс поверхности Земли>, переведенное на английский Ниной Степановой в 1958 году, имело очень серьезное влияние на все последующие климатические модели в США и в других странах>, — сказал в интервью N+1 Мотт Грин, историк науки из университета Пьюджет-Саунд в штате Вашингтон.
Будыко был ограничен возможностями науки своего времени и, как говорят, отличался своеобразным характером (некоторые американские источники прямо называют его <нескромным>), но его работа стала фундаментом российской и мировой климатической науки. Поэтому первый оценочный доклад Росгидромета об изменении климата и его последствиях для России 2008 года посвящен памяти советского ученого.
Узкий круг революционеров
В одном из интервью Будыко рассказывает, что защитил докторскую диссертацию в 28 лет, а через шесть лет уже возглавил ГГО. На посту директора, по собственному признанию, Будыко <мог делать, что хотел> — ему выделяли финансирование, а он принимал решения, в том числе и по изданию того самого атласа теплового баланса Земли в 1958 году.
Фактически Будыко на долгие годы стал <климатическим царем> СССР: например, даже после того, как он ушел из ГГО в Гидрологический институт, он был бессменным сопредседателем совместной советско-американской рабочей группы, просуществовавшей почти 20 лет с начала 70-х.
В том же интервью Будыко говорит, что годом ранее приехал в США и познакомился <со всеми американскими климатологами> того времени. Всеми двумя: Гельмутом Ландсбергом, который тогда отвечал за климатическую науку в Бюро погоды США, и Чарльзом Торнтуэйтом, автором классификации климатов, которая используется и сейчас (скорее всего, это все же не следует воспринимать буквально; видимо, у Будыко были высокие стандарты).
Наука о климате до времен Михаила Будыко и его коллег была описательной, а от теоретиков, рассуждающих о том, как работает климат, практики-метеорологи в основном предпочитали держаться подальше. Более того, климат долго рассматривался как некоторое статическое равновесие, вокруг которого колеблются погодные условия — естественная изменчивость и ничего более, причем ее масштабы можно было оценить. Именно поэтому Ландсберг, один из тех двух американских климатологов, в 1946 году говорил, что исторические данные о погоде прошлого можно считать надежным индикатором для будущей погоды.
Для того чтобы сдвинуть климат с места, нужна была еще кое-какая базовая физика атмосферы, и к началу XX века она уже была. Джон Тиндалл и Жан-Батист Жозеф Фурье (да, тот, который с рядами) более-менее разобрались с парниковым эффектом как таковым, то есть поняли, почему без атмосферы Земля была бы намного холоднее. А чуть позже Сванте Аррениус и Томас Чемберлин оценили парниковый эффект углекислого газа в атмосфере и влияние колебаний его концентрации на климатические условия. Аррениус подсчитал, как изменится глобальная средняя температура при удвоении концентрации CO2 — у него получилось 5-6 градусов Цельсия. Сейчас чувствительность климата к удвоению концентрации углекислого газа оценивается примерно в 3 градуса.
(Прямые измерения концентрации CO2 на Мауна-Лоа, на основе которых строится кривая Килинга, начались в 1958 году, данные за предыдущие годы получены из пузырьков воздуха в ледовых кернах. В 1896 году, когда Сванте Аррениус рассуждал об удвоении концентрации CO2, она составляла где-то около 290 ppm, сейчас — около 400 ppm).
Томас Чемберлин же сделал первые оценки различных элементов углеродного баланса на Земле: сколько углерода запасено в литосфере, океанах и органических резервуарах (например, в лесах), а сколько — в атмосфере. Он справедливо заметил, что по сравнению с остальными резервуарами доля атмосферы очень мала, но осторожно усомнился в том, насколько она может быть устойчива к воздействию.
Без русских климатологов не обошлось и здесь. Чуть раньше, в 1884 году тот самый Александр Воейков, имя которого носит ГГО, писал в своей монографии <Климаты земного шара, в особенности России>: <Я думаю, что одна из важнейших задач физических наук в настоящее время — ведение приходно-расходной книги солнечного тепла, получаемого земным шаром, с его воздушной и водяной оболочкой>. Сегодня это называется энергетическим балансом Земли, и именно за эту задачу в итоге взялся Будыко.
Прошли по льду
В первой половине XX века климатологи вообще-то главным образом пытались объяснить, как приходят и уходят ледниковые периоды (и заодно понять, не на пороге ли очередное оледенение — как нетрудно предположить, этот вопрос особенно любили журналисты). Глобальное оледенение, которое как-то начиналось и потом отчего-то вдруг заканчивалось, не очень стыковалось с идеей статического климата.
Сербский инженер, математик, астроном и вообще человек многих талантов Милутин Миланкович в начале 1920-х годов довел до ума идеи своих предшественников и рассчитал, как изменения параметров орбиты Земли и других планет — эксцентриситет, наклон оси и прецессия — влияют на климат и в частности на ледовый покров (и, следовательно, на альбедо, то есть отражательную способность поверхности). Эти циклы Миланковича руководят климатом Земли на горизонтах десятков тысяч лет, и это очень медленные изменения (существование которых никто не отрицает, просто разговор в проблеме антропогенного изменения климата совсем не о них).
Миланкович и те, кто развивал его идеи, пришли к одному очень важному моменту: они поняли, что изменение альбедо в результате изменения климата — более темная вода или почва на месте белого снега и наоборот — в свою очередь, тоже влияло на климат. Это типичная положительная обратная связь, которая может <раскачать> даже относительно слабые колебания.
Будыко же проблема морских льдов интересовала в очень практическом аспекте: в 1962 году он предположил, что в духе сталинского <Плана преобразования природы> их можно быстро растопить.
<Согласно Будыко, для этого было достаточно распылить над Арктикой сажу, собранную за несколько лет из отходов резиновой промышленности. Быстрое потемнение поверхности льда и снега должно было увеличить количество поглощенной солнечной радиации и привести к ускоренному таянию морских льдов>, — пишет в своей статье географ из Государственного университета штата Нью-Йорк в Олбани Андрей Лапенис.
Статья Будыко <Некоторые пути воздействия на климат> во втором номере журнала <Метеорология и гидрология> за 1962 год, на которую, по-видимому, ссылается историк (точной ссылки там нет), вообще-то не упоминает никаких отходов резиновой промышленности. Там говорится, что если по итогам детальных исследований последствия полного исчезновения льда в Арктике будут признаны благоприятными, <полярные льды рано или поздно будут уничтожены>. Детальные исследования показали, что благоприятного мало, но и Арктика пока не будет таять бесповоротно (максимум на лето).
<Расчеты теплового баланса показывают, что если можно было бы на один или два года покрыть поверхность льда тонким слоем темного порошка, то достигнутое в результате этого увеличение поглощенной радиации было бы достаточно для полного таяния морских льдов>, — пишет Будыко, но тут же добавляет, что необходимое количество порошка будет слишком большим даже без учета того, что его постоянно будет смывать с тающего льда. Ни слова о резиновой промышленности, дальше в статье обсуждается возможность снизить испарение в северных морях с помощью мономолекулярных пленок.
В том же источнике Лапенис называет Будыко первым климатологом, получившим патент на эту свою технологию изменения климата. Но мне с сотрудниками Всероссийской патентно-технической библиотеки не удалось найти такое авторское свидетельство или патент ни в общей базе, ни в базе документов ДСП (для служебного пользования).
В интервью Будыко рассказывал, что одна научная работа естественным образом вела его к другой, и вся траектория его карьеры была как бы даже неизбежной. Тепловой баланс и влияние альбедо арктических льдов сложились в первую энергобалансовую математическую модель климата (1968 год). С такой моделью Будыко заинтересовался не только солнечным излучением, но и <атмосферными> факторами, а именно концентрацией парниковых газов и аэрозолей (первые усиливают парниковый эффект, а вторые, наоборот, охлаждают планету).
Американский Центр оценки зарубежных прикладных исследований (FAS AC) в сентябре 1993 года представил доклад о состоянии климатических исследований в бывшем Советском Союзе. В документе, в частности, говорится, что в части оценки теплового баланса и анализа среднегодовых температур в Северном полушарии западные ученые <догнали> команду Будыко только к началу 1980-х годов.
Но самое главное, по крайней мере, для целей этой статьи — относительная легкость, с которой воздействие человека, получается, могло бы коренным образом изменить облик Арктики, видимо, и заставила Будыко задуматься, не можем ли мы что еще изменить своим непосильным трудом.
К 1970-м годам Будыко уже полностью сконцентрировался на изучении изменения климата. Своеобразный подход, который предложили советские ученые — использование данных о климате прошлого из геологических реконструкций, например, по ледовым кернам — по его словам, был <единственным способом сделать что-то с минимальными затратами>. Мощных компьютеров, на которых с самого начала работали американские коллеги, у советских климатологов не было, им оставался только <подход бедняков> (тоже цитата).
Идея здесь была следующая: методично <реконструируя> данные о температуре и параметрах атмосферы вроде концентрации CO2 из косвенных палеоклиматических данных, можно оценить чувствительность климата к изменению тех или иных факторов и так найти для климата будущего <аналоги> в прошлом. Здесь есть скрытое предположение о том, что климатическая система будет одинаково реагировать на одинаковые изменения в энергобалансе, по каким бы причинам эти изменения ни происходили.
Этот метод не требует вычислительных мощностей, необходимых для работы со сколько-нибудь сложными климатическими моделями, но и значительно менее точен из-за ограниченности и точечности данных о климате прошлого. Из-за этого советского изобретения однажды чуть не разругались участники Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC): в 1989-1990 годах, когда готовился первый доклад, уже было понятно, что метод палеоаналогов недостаточно хорош, но советские ученые стояли насмерть.
Дональд Трамп считает, что глобальное потепление придумали в Китае, чтобы сломить американскую экономику. Российские конспирологи подозревают заговор капиталистических стран и/или стран-покупателей ископаемого топлива, которые хотят подорвать спрос на российские уголь, нефть и газ — или чего-нибудь еще. Не прав никто: на самом деле в 1971 году о неизбежности глобального потепления первым публично заявил советский ученый.
Молодой советский кандидат наук Михаил Будыко, выпускник Ленинградского политехнического, не планировал, что задержится в теме климата Земли дольше, чем на один-два года. В Главную геофизическую обсерваторию имени Воейкова после окончания вуза в 1942 году он попал по распределению, так как не мог выбраться из блокадного города.
В 1991 году уже академик Будыко прогнозировал, что средняя температура воздуха <в начале XXI века повысится примерно на один градус по сравнению с температурой в доиндустриальном периоде> — ровно об этом британские метеорологи заявили в конце прошлого года.
<Будыко — один из великих климатологов, его работы произвели революцию в том, как ученые думали о климате в целом и в частности о роли альбедо ледового покрова. Его исследование <Тепловой баланс поверхности Земли>, переведенное на английский Ниной Степановой в 1958 году, имело очень серьезное влияние на все последующие климатические модели в США и в других странах>, — сказал в интервью N+1 Мотт Грин, историк науки из университета Пьюджет-Саунд в штате Вашингтон.
Будыко был ограничен возможностями науки своего времени и, как говорят, отличался своеобразным характером (некоторые американские источники прямо называют его <нескромным>), но его работа стала фундаментом российской и мировой климатической науки. Поэтому первый оценочный доклад Росгидромета об изменении климата и его последствиях для России 2008 года посвящен памяти советского ученого.
Потепление близко
Настойчивость (если не упертость) Будыко оправдала себя в случае с главным вопросом климатической науки его времени. В 1971 году он представлял Советский Союз в рабочей группе авторов доклада Study of Man’s Impact on Climate (SMIC) — далекого прообраза нынешних оценочных докладов Межправительственной группы экспертов по изменению климата, подготовленного к международной конференции в Стокгольме в 1972 году. Авторы доклада согласились, что человек влияет на климат, но не договорились о том, как — какой эффект в конечном итоге пересилит, потепление от парниковых газов или похолодание от загрязнения атмосферы аэрозольными частицами. Вывод был один: нужно больше научных исследований, господин.
В том же году в Ленинграде прошла международная конференция по климатологии, где Будыко возглавлял оргкомитет. Выступая с заключительной речью, он заявил, что абсолютно уверен в грядущем глобальном потеплении. Двадцать лет спустя ученый вспоминал, что реакция на это заявление была особенно болезненной: <в данном случае 100% специалистов возразили [мне], многие из них были моими близкими друзьями — моя позиция была более-менее определенной, но мне никто не поверил>.
Всего через четыре года американский климатолог Уоллес Брокер напишет в Science статью, которая на западе станет официальной точкой отсчета для термина <глобальное потепление>. Но и там в заголовке все еще стоял вопросительный знак.
Тем временем, советские граждане-то уже все знали о предстоящем изменении климата: Будыко активно отвечал на их вопросы в <Правде>, <Известиях> и других газетах.
Вот, например, в <Известиях> 1972 года корреспондент спрашивает: не объясняются ли причуды погоды, которые волнуют читателей (во все времена), тем, что человек <взбаламучивает> атмосферу? Будыко отвечает, что вопрос этот <чрезвычайно интересен>, объясняет разницу между погодой и климатом, рассказывает о парниковом эффекте и аэрозолях (!) и заключает, что <к концу XX века изменения климата могут быть уже заметными <:> [он] будет в основном теплее, чем сегодня>.
Или вот <Правда> от 25 июня 1972 года: Будыко в своей заметке опять подробно объясняет, как человек влияет на климат, а также подчеркивает, что в прошлом изменения климата происходили в течение тысячелетий — но сейчас <столь резкое изменение климата может произойти в течение нескольких десятков лет>. В вопросах и ответах климатическому скептику Алексея Кокорина из WWF России есть вопрос, на который советский академик Будыко ответил еще до того, как вышел фильм <Иван Васильевич меняет профессию>.
Наконец, из <Литературной газеты> 1975 года: в интервью Будыко подчеркивает, что <столь резкое изменение климата на протяжении короткого исторического периода создаст громадные трудности для многих стран: они окажутся перед необходимостью самым существенным образом изменить существующую систему земледелия и других отраслей хозяйства, так или иначе зависящих от климатических условий. А это в свою очередь потребует громадных капиталовложений>. В других новостях сорок лет спустя, только развивающиеся страны оценивают свои затраты на борьбу с изменением климата и адаптацию к его последствиям до 2030 года как минимум в 3,5 триллиона долларов.
Учитывая, какие <статьи> об изменении климата сейчас публикует официальный печатный орган правительства РФ, это повод чуть-чуть потосковать по советской журналистике. (Статья по ссылке — это творчески переосмысленный перевод англоязычной заметки Би-би-си месячной давности, исходная статья в Nature Climate Change не имеет никакого отношения к Парижскому соглашению, а <один из авторов скандальной статьи британский ученый Ник Люис> — никакой не автор и в <статью> попал только через Би-би-си)
Неисправимый оптимист
<При существующих темпах хозяйственного развития деятельность человека может в близком будущем привести к изменениям глобального климата. Через 20-30 лет эти изменения начнут оказывать заметное влияние на условия хозяйственной деятельности, через 50-80 лет они коренным образом изменят эти условия на территории многих стран>, — написал Будыко в небольшой брошюре об изменении климата 1972 года.
Особенно интересно, что именно он имел в виду под <коренным образом>. Авторы заметки в журнале New Scientist в августе 1989 года цитируют выступление Будыко на британском телевидении: <Климатическая катастрофа в будущем маловероятна, потому что главная идея такой катастрофы — это аридизация континентов. На подавляющем большинстве территорий ситуация с осадками будет лучше <…> Глобальное потепление — это хорошо. Оно увеличит урожаи во всем мире>. На Землю вернется рай.
С мыслью о том, что есть и хорошие новости, он долго оставался в меньшинстве: в 1988 году на конференции в Гамбурге Будыко заявил, что, помимо прочего, изменение климата может сделать плодородной тундру — журналистке Nature один из делегатов сказал, что восприняли эту идею примерно так же хорошо, <как ругательства в церкви>.
В той же заметке New Scientist говорится, что Будыко ожидал <существенного увеличения количества осадков в Сахаре>, возможно, уже к концу 1990-х годов. С этим вышло не очень: количество осадков в Сахаре почти не изменилось, говорится в последнем обзорном докладе IPCC, там все так же менее 25 миллиметров осадков в год. А в Сахеле, пограничном регионе между пустыней и тропическими лесами к югу, опустынивание наблюдается, но оно носит точечный характер — специалисты NASA говорят, что Сахара пока не уверенно движется на юг, а как бы накатывается и отходит, как песчаное море. В Центральной Азии, где Будыко тоже прогнозировал значительное (до полутора раз) увеличение количества осадков, резких перемен тоже не видно.
Мысль Будыко о том, что некоторые страны — особенно Канада и Советский Союз, говорится в той же заметке — могут что-то выиграть от изменения климата, совершенно справедлива: вот отопительный сезон в России действительно стал чуть короче и, видимо, продолжит сокращаться в будущем, чем не экономия топлива. Или улучшение условий для сельского хозяйства, которое, по данным российских климатологов, и правда произошло, по крайней мере в части увлажнения.
Другое дело, что этот выигрыш может оказаться непродолжительным или не оправдать сопутствующие потери — иными словами, как бы деньги, сэкономленные на паре недель без отопления, не пришлось тут же потратить на тушение дополнительных природных пожаров те же пару недель, а то и месяц. В общем, ложка меда в бочке дегтя, а не наоборот.
В большинстве поздних иностранных источников позиция Будыко подается довольно категорично: странный советский товарищ обещает рай на Земле, остальные ученые настроены крайне скептически. Его увлечение активными воздействиями на климат — геоинжинирингом — и сомнения в возможности быстро и сильно снизить выбросы CO2 в энергетике кое-где даже считались политически мотивированными (мол, СССР, а потом и Россия не хочет терять экспорт нефти и газа).
Но, по-видимому, Будыко не отрицал и возможные негативные последствия изменения климата. В тех же советских газетах ученый регулярно писал, что <разработку методов предотвращения неблагоприятных колебаний [климата] надо начать безотлагательно>. А в лекции по случаю вручения ему японской награды Blue Planet Prize в 1998 году, <за значительный вклад в решение глобальных проблем окружающей среды>, довольно подробно перечисляются все традиционные отрицательные последствия, от распространения болезней и вредителей на север и подъема уровня Мирового океана до снижения урожайности.
Пару лет назад в рамках глобальной пиар-акции Всемирной метеорологической организации (ВМО) телевизионные метеорологи со всего мира записывали <прогнозы погоды будущего> как бы из 2050 года, используя вероятные сценарии развития событий — рекордные ураганы, волны жары, засухи, лесные пожары, ничего необычного, просто новости в конце дня. Рекомендую посмотреть, как это выглядело у Метео-ТВ: там открывают пляжный сезон на Белом и Баренцевом морях. Это, наверное, хорошо, если вы хотите съездить отдохнуть на Новую Землю, и не очень, если вы морское млекопитающее и в Баренцевом море живете.
Коренные изменения климата через 50-80 лет у Будыко — это как раз тогда.
Ольга Добровидова
Источник: https://nplus1.ru/material/2016/06/20/warmearth
Бюллетень Союза «За химическую безопасность»